Direkter Draht ins All

Was hat eine fliegende Kugel im Weltraum mit der Hochschule Luzern zu tun? Die Antwort heisst CIMON: Der intelligente Roboter hilft auf der Internationalen Raumstation ISS den Astronautinnen und Austronauten bei ihrer Arbeit – und wird von HSLU-Forschenden dabei begleitet.

Cimon mit Astronaut Luca Parmitano auf der ISS. Bild: ESA

Cimon mit Astronaut Luca Parmitano auf der ISS. Bild: ESA

Am Institut für Medizintechnik der Hochschule Luzern in Hergiswil befindet sich das BIOTEchnologische Support Center BIOTESC der Europäischen Weltraumorganisation ESA. Der Kontrollraum hat ein Live-Verbindung zur Internationalen Raumstation ISS. Von dort aus begleiten Forschende der Hochschule Luzern Tests mit dem Weltraumroboter CIMON, der auf der Internationalen Raumstation ISS Astronautinnen und Astronauten bei der Erledigung ihrer Aufgaben zur Seite stehen soll. Die fliegende Kugel hört auf mündliche Befehle, findet sich auf der Raumstation zurecht, kann zum Beispiel auf Aufforderung hin Fotos aufnehmen, Informationen abrufen, die Anweisungen zu Experimenten vorlesen oder auch Musik abspielen.

Unterstützung aus der Zentralschweiz

Im November 2018 absolvierte CIMON-1 erste Tests im All. Sein Nachfolger, CIMON-2, flog im Dezember 2019 auf die ISS. Die Ergebnisse liegen nun vor und bestätigen der Erfolg der Mission. Begleitet wurden die Tests mit beiden CIMONS von Hergiswil aus. BIOTESC-Forscherinnen und Forscher waren an der Entwicklung und Weiterentwicklung von CIMON beteiligt. Darüber hinaus verfügt das Support Center über einen Kontrollraum mit direktem Draht zur ISS. Von dort aus betreute Dr. Gwendolyne Pascua, die Cimon-Spezialistin am BIOTESC, die Tests im All.

Akribische Vorbereitung verhindert Fehlschläge

Unter Pascuas Leitung waren im Vorfeld auch die Prozeduren und Bedienungsanleitungen für die Astronauten entstanden. Denn jeder Test auf der ISS wird vorher auf der Erde genauestens geplant, Schritt für Schritt festgehalten und durchgespielt. So werden möglichst viele Fehlerquellen für die teuren Experimente im All bereits im Vorfeld erkannt und ausgeschlossen. Diese Schritt-für-Schritt-Anleitungen sind übrigens ein wichtiges mögliches Anwendungsgebiet von CIMON. Ausgedruckte Blätter sind in der Schwerelosigkeit eher unpraktisch: Legt man sie in der ISS vor sich hin, so machen sie sich selbständig und schweben in alle Richtungen davon. CIMON hingegen kann seine Position vor dem Astronauten halten oder auf Wunsch anpassen und ist so immer am richtigen Ort, um Anweisungen auf dem Bildschirm anzuzeigen oder sie vorzulesen.

Kontrollraum für biologische Experimente

In Europa gibt es mehrere Kontrollräume mit Verbindung zur ISS. Derjenige an der Hochschule Luzern kommt dann zum Zug, wenn biologische Experimente in der Schwerelosigkeit des europäischen Weltraumlabors Columbus vorbereitet und durchgeführt werden. Für das Institut für Medizintechnik ist dies eine Win-win-Situation, denn die Forschung in der Schwerelosigkeit ist einer der Grundpfeiler des Instituts. Die Resultate sind durchaus irdischer Natur. Zum Beispiel: Die Bandscheiben sind einer konstanten Belastung ausgesetzt und auch grundsätzlich dafür gemacht, diese auszuhalten. Probleme entstehen bei einer falschen Belastung. Um mehr darüber herauszufinden, wie genau das Zusammenspiel von Be- und Entlastung funktioniert, hilft es zu wissen, was eigentlich auf der Ebene der Zellen geschieht, wenn gar keine Schwerkraft auf sie einwirkt. Bisher haben die Forscherinnen und Forscher des Instituts für Medizintechnik zu diesem Zweck mit den Bandscheiben beispielsweise von Kuhschwänzen gearbeitet. Seit diesem Jahr ist die Forschung in Zusammenarbeit mit dem Universitätsspital Balgrist auf Astronautinnen und Astronauten ausgedehnt.

Tests auf der ISS. Video DLR.

CIMON und seine Familie

Entwicklung und Bau des interaktiven Astronauten-Assistenten CIMON wurden vom Raumfahrtmanagement im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie in Auftrag gegeben und von Airbus in Friedrichshafen und Bremen umgesetzt. Als sprachgesteuerte Künstliche Intelligenz dient die Watson KI-Technologie aus der IBM Cloud. Die menschlichen Aspekte des Assistenzsystems wurden von Wissenschaftlern des Klinikums der Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) mitentwickelt und betreut. Das ESA User Support Centrum BIOTESC an der Hochschule Luzern in der Schweiz hat sich darum gekümmert, dass CIMON auch im Columbus Modul der ISS einwandfrei funktioniert und begleitet die Zusammenarbeit der Astronauten mit CIMON von der Erde aus. Der Prototyp des Technologie-Experiments war vom 2. Juli 2018 bis zum 27. August 2019 auf der ISS und hatte am 15. November 2018 seine 90-minütige Weltpremiere mit dem deutschen ESA-Astronauten Alexander Gerst.

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